[发明专利]一种FRP、混凝土、空心原竹圆柱梁

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种FRP、混凝土、空心原竹圆柱梁。 

背景技术

我国盛产竹子，且拥有量和品质均居世界首位。竹子可再生、可降解，一般3-5年即可成材。竹材的抗拉强度约为木材的2倍，抗压强度约为木材的1.5倍，竹材的比强度高于普通木材、结构用钢材、铝合金、混凝土等。竹材具有较好的弹性和韧性，变形能力强。以竹材全部或部分代替混凝土、钢材或粘土砖等建造房屋，符合“十二五”规划部署的重大任务——“绿色发展，建设资源节约型、环境友好型社会”的根本要求，也符合《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》确定的节能降耗、开发利用农林生物质资源的重点领域及优先主题。 

现有的主要技术方案是将钢筋埋置在混凝土中，形成钢筋混凝土实心柱或工字形截面柱。该类混凝土柱自重大、耗钢量及耗混凝土量均较大；施工要支模和拆模，工序麻烦。也有其他学者提出了双钢管柱、双FRP管柱和FRP-混凝土-钢组合双壁空心柱(一种由FRP外管、钢内管以及两者之间填充的混凝土组成的组合构件)。 

传统钢筋混凝土柱是将钢筋埋置在混凝土中，形成钢筋混凝土实心柱或工字形截面柱。该类混凝土柱自重大、耗钢量及耗混凝土量均较大；施工要支模和拆模，工序麻烦。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种FRP、混凝土、空心原竹圆柱梁。 

本发明的技术方案如下： 

一种FRP、混凝土、空心原竹圆柱梁，包括FRP管(1)、混凝土(2)和空心原竹筒(3)，空心原竹筒(3)要对称均匀地分布在空心圆柱截面内。 

所述的FRP、混凝土、空心原竹圆柱梁，根据结构承担荷载的实际情况适当在混凝土里面布置FRP筋或钢筋。 

本发明充分利用了3种材料(或4种)的特点，将我国蕴藏量丰富的农林生物质资源应用到土木建筑结构构件中。该种柱子具有自重轻、刚度大、延性好、自恢复能力强、经济性能好、抗震性能优越等优点，并且施工工序简单，可应用于土木建筑结构领域中的受压构件。 

附图说明

图1、图2为本发明FRP-混凝土-空心原竹圆柱梁的截面示意图。 

1为FRP管，2为混凝土，3为空心原竹筒，4为FRP筋或钢筋。 

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。 

参考图1、2，在本发明中，FRP-混凝土-空心原竹圆柱梁，包括FRP管1、混凝土2和空心原竹筒3(见图1)，空心原竹筒要对称均匀地分布在空心圆柱截面内(在示意图截面内，空心原竹筒截面对称地布置在空心圆柱截面内)。另外可以根据结构承担荷载的实际情况适当在混凝土里面布置FRP筋4(或钢筋)。 

该种新型构件的外管为主要包含环向或接近环向纤维的FRP管1，纵向刚度很小，其主要作用是约束混凝土以及提高抗剪承载力；混凝土2和空心原竹筒3则作为主要纵向受力材料，而混凝土里面在需要时也可布置FRP筋4(或钢筋)。由于其价格较低且变形能力较好等特点，玻璃纤维增强复合材料(Glass FRP)比碳纤维增强复合材料(Carbon FRP)更适合用于制作该类构件的外管。 

所有材料及相关尺寸均需根据实际工程的需要进行计算选取。根据梁的跨度和承担的荷载大小选择柱截面尺寸(尺寸确定同普通混凝土柱构件)，然后根据柱子截面尺寸确定矩形管尺寸，根据具体工程受力分析，计算所需要原竹筒的多少和尺寸，如果需 要配置FRP筋或钢筋，可由计算确定，方法均同普通混凝土柱构件。 

该类新型组合构件的主要优点包括：①将我国蕴藏量丰富的农林生物质资源应用到受压构件中，节省矿物质资源能源；②自重较轻：构件内部的空隙有效减轻了结构自重；③施工方便：FRP外管和空心原竹筒可作为施工时浇铸混凝土的模板，从而避免了传统混凝土结构制作及拆除模板的工序；④耐腐蚀性能好：FRP外管耐腐蚀性强，如果配置适量钢筋的话，钢筋被FRP外管和厚混凝土层保护在内；⑤延性及抗震性能好：FRP外管和空心原竹筒对混凝土提供约束，从而提高构件的延性。FRP外管的环向刚度远大于其纵向刚度，不存在屈曲问题，空心原竹筒的向外屈曲变形则被混凝土所限制。还应指出，即使从初始造价来看，该类新型组合构件也是一种经济的构件形式：竹材强度高，可以节省钢材的用量；而较普通钢筋混凝土空心构件而言，该种新型构件节约了浇铸混凝土所用模板的费用；相对于实心钢筋混凝土构件而言，更节约了内部空心部分的混凝土。 

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。